摘 要：城市發(fā)展由最初的建設(shè)期過(guò)渡到維護(hù)期,地下管道也因?yàn)楦鞣N復(fù)雜的地理環(huán)境出現(xiàn)腐蝕、破裂、變形、滲漏等問(wèn)題,傳統(tǒng)的開(kāi)挖修復(fù)手段施工時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)周?chē)h(huán)境和居民生活造成很大不便、維護(hù)費(fèi)用高等,不利于城市發(fā)展。開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)能夠解決傳統(tǒng)開(kāi)挖手段帶來(lái)的問(wèn)題,而逐漸成為排水管道維護(hù)的新方法。該文總結(jié)目前地下排水管道存在的主要缺陷,列舉了常用的非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù),以及闡述了非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：城市發(fā)展；缺陷；非開(kāi)挖修復(fù)；發(fā)展
前言
城市基礎(chǔ)設(shè)施隨著時(shí)間的推移而不斷老化,城市給排水管道系統(tǒng)的應(yīng)用問(wèn)題也越來(lái)越多。大部分管道系統(tǒng)都被深埋,地面上無(wú)法預(yù)見(jiàn)其破壞情況.隨著城市的快速發(fā)展,大部分的排水管道處于城市的繁華地段,如果采用傳統(tǒng)的地上施工方法進(jìn)行維修將造成交通擁堵、破壞植被,綠地,影響商店、醫(yī)院、學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序等,尋求一種理想的管道修復(fù)手段顯得尤為重要。
所謂非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù),即利用各種設(shè)備和技術(shù)手段,通過(guò)導(dǎo)向、定向鉆進(jìn)等方式在地表極小部分開(kāi)挖的情況下,敷設(shè)、更換和修復(fù)各種地下管線(xiàn)的施工新技術(shù),解決了傳統(tǒng)開(kāi)挖技術(shù)對(duì)城市生活的干擾,對(duì)交通和環(huán)境造成的負(fù)擔(dān),就此而言,非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)具有很高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
1 排水管道存在的問(wèn)題
目前國(guó)內(nèi)管道系統(tǒng)存在的問(wèn)題可以總結(jié)為結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷兩大類(lèi)。表1為管道系統(tǒng)的缺陷程度與其對(duì)應(yīng)的分值分配表。
1.1結(jié)構(gòu)性缺陷
結(jié)構(gòu)性缺陷主要包括：破裂（PL）、變形（BX）、腐蝕（FS）、起伏（QF）、錯(cuò)口（CK）、脫節(jié)（TJ）、接口材料脫落（TL）、支管暗接（AJ）、異物穿入（QR）和滲漏（SL）。
參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》CJJ181-2012對(duì)以上結(jié)構(gòu)性缺陷進(jìn)行定義。
1.1.1破裂（PL）
破裂（PL）為管道的外部壓力超過(guò)自身的承受力致使管子發(fā)生破裂.其形式有縱向、環(huán)向和復(fù)合三種,破裂的嚴(yán)重程度根據(jù)裂縫寬度和碎片脫落的程度確定為4個(gè)等級(jí)。
1.1.2變形（BX）
變形（BX）為管道受外力擠壓造成的形狀變異,依據(jù)變形率將其分為4個(gè)等級(jí),變形率大于25%定為倒塌,為4級(jí)缺陷。
1.1.3腐蝕（FS）
腐蝕（FS）為管道內(nèi)壁受侵蝕而流失或者剝落,出現(xiàn)麻面或露出鋼筋,根據(jù)腐蝕的現(xiàn)象和深度分為3個(gè)等級(jí)。
1.1.4錯(cuò)口（CK）
錯(cuò)口（CK）指同一接口的兩個(gè)管口產(chǎn)生橫向偏差,未處于管道的正確位置,錯(cuò)口分為4級(jí),參考尺寸為管壁厚t,錯(cuò)口范圍為0.5t-2t,級(jí)差為0.5t。
1.1.5起伏（QF）
起伏（QF）是指接口位置偏移,管道豎向位置發(fā)生變化,在低處形成洼水,數(shù)量等級(jí)為4級(jí)。由于起伏的現(xiàn)象是在管道內(nèi)形成低處洼水,該缺陷是管體位移造成的,不能通過(guò)養(yǎng)護(hù)進(jìn)行功能恢復(fù),故將其定義為結(jié)構(gòu)性缺陷。
1.1.6脫節(jié)（TJ）
脫節(jié)（TJ）是指兩根管道的端部未充分接合或接口脫離,按可見(jiàn)泥土、脫離長(zhǎng)度小于20mm、20-50mm、大于50mm分為4個(gè)等級(jí)。
1.1.7接口材料脫落（TL）
接口材料脫落（TL）指的是橡膠圈、瀝青、水泥等類(lèi)似的接口材料進(jìn)入管道,考慮到接口的剛性碎散材料若進(jìn)入管內(nèi)一般會(huì)被沖走,通常不可見(jiàn)。膠圈材料則會(huì)懸掛在管道內(nèi),故缺陷描述主要是針對(duì)膠圈密封材料。如上部膠圈脫落,未懸掛在2面內(nèi),對(duì)水流影響小,則定義為1級(jí)缺陷；在下部的過(guò)水面內(nèi)可見(jiàn)膠圈,則定義為2級(jí)缺陷；如由于接口材料脫落導(dǎo)致地下水流入,則按滲水另計(jì)缺陷.《本規(guī)程》：只要是膠圈進(jìn)入管內(nèi),無(wú)論是否破壞,都已經(jīng)失去作用；若膠圈僅在原位破壞,則在管內(nèi)看不到,也就無(wú)評(píng)價(jià)依據(jù)。
1.1.8支管暗接（AJ）和異物穿入（QR）
支管暗接（AJ）是支管未通過(guò)檢查井直接側(cè)向接入主管,按支管進(jìn)入主管直徑的比例分為3個(gè)等級(jí)；
異物穿入（QR）是非管道系統(tǒng)附屬設(shè)施的物體穿透管壁進(jìn)入管內(nèi),按異物在管道內(nèi)占用過(guò)水?dāng)嗝婷娣e分為3個(gè)等級(jí)；
1.1.9滲漏（SL）
滲漏（SL）是指管外的水流入管道,按滲漏觀(guān)察的現(xiàn)象分為4個(gè)等級(jí)。
1.2 功能性缺陷
功能性缺陷主要包括：沉積（CJ）、結(jié)垢（JG）、障礙物（ZW）、殘墻壩頭（BT）、樹(shù)根（SG）浮渣（FZ）等。
1.2.1 沉積（CJ）
由細(xì)顆粒固體（如泥沙等）長(zhǎng)時(shí)間堆積形成,淤積量大時(shí)會(huì)減少過(guò)水面積。缺陷的嚴(yán)重程度按照沉積厚度占管徑的%確定,判讀的方法可參照水位。
1.2.2結(jié)垢（JG）
管道內(nèi)壁上的附著物,根據(jù)結(jié)垢造成的過(guò)水?dāng)嗝鎭?lái)確定缺陷程度。
1.2.3障礙物（ZW）
管道內(nèi)影響過(guò)流的阻擋物,根據(jù)過(guò)水?dāng)嗝鎿p失小于15%、15%-25%、25%-50%和大于50%分為4個(gè)等級(jí)。
1.2.4殘墻壩頭（BT）
管道閉水試驗(yàn)時(shí)砌筑的臨時(shí)磚墻封堵,試驗(yàn)后未拆除或拆除不徹底的遺留物。等級(jí)劃分與障礙物標(biāo)準(zhǔn)一樣。
1.2.5浮渣（FZ）
管道內(nèi)水面上的漂浮物,該缺陷需記入檢測(cè)記錄表,不參與計(jì)算。若有零星的漂浮物,漂浮物占水面面積不大于30%時(shí),缺陷等級(jí)為1級(jí)；若有較多的漂浮物,漂浮物占水面面積為30%-60%時(shí),缺陷等級(jí)為2級(jí)；若有大量的漂浮物,漂浮物占水面面積大于60%時(shí),缺陷等級(jí)為3級(jí)。
2 非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)的分類(lèi)及簡(jiǎn)介
關(guān)于管道非開(kāi)挖修復(fù)的方法有很多,并且隨著科技的發(fā)展,越來(lái)越多的高新修復(fù)技術(shù)被應(yīng)用到實(shí)際施工中。按使用年限分類(lèi)可分為：臨時(shí)性修復(fù)和永久性修復(fù)；按修復(fù)范圍分類(lèi)可分為：局部修復(fù)和整體修復(fù)；一般按施工方法的不同將修復(fù)技術(shù)分為：注漿法、嵌補(bǔ)法、套環(huán)法、涂層法、內(nèi)襯法和裂管法等。表2為管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)的分類(lèi)表。
2.1土體注漿法
土體注漿法作為一種傳統(tǒng)的輔助修復(fù)技術(shù)很早就應(yīng)用在管道堵漏和填充上,它是通過(guò)鉆孔對(duì)管道周?chē)透鱾�(gè)聯(lián)結(jié)部位的土體注入漿料,漿料凝固后便和周?chē)耐馏w形成一個(gè)整體,使得地基的承載力變大,變形模量增大,對(duì)地下水的滲入起到阻絕作。該方法不僅能夠修復(fù)缺陷還能填補(bǔ)土體中的空隙,使得地基的承載力增大,但是該方法在使用過(guò)程中的可靠性較差,所以在實(shí)際施工過(guò)程中注漿法經(jīng)常作為一種輔助手段和其他方法同時(shí)使用。
2.2嵌補(bǔ)法
作為一種局部修復(fù)方法,嵌補(bǔ)法的嵌補(bǔ)材料最初為石棉水泥、水泥砂漿、瀝青麻絲等,隨著化工新材料的大量研發(fā),聚氨酯開(kāi)始取代早期嵌補(bǔ)材料,新型嵌補(bǔ)材料能夠彌補(bǔ)早期嵌補(bǔ)材料在某些物理性能上的不足,并且設(shè)備比較簡(jiǎn)單,價(jià)格低,但是嵌補(bǔ)法存在質(zhì)量不穩(wěn)定、工期長(zhǎng)等缺點(diǎn)。
2.3套環(huán)法
套環(huán)法是利用在接口部位安裝止水套環(huán)的方法進(jìn)行修復(fù)的,按套環(huán)支架材料可分為：不銹鋼套環(huán)、普通鋼套環(huán)、PVC套環(huán)等；按密封形式可分為：橡膠止水帶、圈密封、聚氨酯灌漿等。不銹鋼發(fā)泡筒修復(fù)技術(shù)是一種常用的套環(huán)法,該方法的修復(fù)效果較好,施工速度較快,但對(duì)水流有一定影響。
2.4涂層法
涂層法是一種較為簡(jiǎn)單的整體修復(fù)方法,適用于大型管道的修復(fù),主要有水泥基聚合物涂層、玻璃鋼涂層、水泥砂漿噴涂等,在涂層中一般會(huì)加入玻璃纖維布,能夠起到防腐和防滲漏的作用,該方法在施工過(guò)程中受施工條件的影響較大,穩(wěn)定性較差,相比于其他修復(fù)方法,該方法顯得較為落后。
2.5內(nèi)襯法
通過(guò)內(nèi)襯法修復(fù)的管道既能增加管道強(qiáng)度,還能防止?jié)B漏、腐蝕,并且修復(fù)后的管道質(zhì)量長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)較為穩(wěn)定,這使得內(nèi)襯法成為非開(kāi)挖修復(fù)手段中最為有效的一種。常用的內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)有：現(xiàn)場(chǎng)固化內(nèi)襯、螺旋管內(nèi)襯、短管及管片內(nèi)襯、牽引內(nèi)襯等。
上述修復(fù)方法是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多的幾種修復(fù)技術(shù),具體施工過(guò)程中,要根據(jù)地質(zhì)條件、管道損壞情況、管道深埋程度和經(jīng)費(fèi)狀況來(lái)考慮使用哪種修復(fù)技術(shù).在修復(fù)方法選擇過(guò)程中要遵循以下原則：
（1） 依據(jù)管道的重要程度、損壞程度、影響范圍來(lái)選擇修復(fù)方法；
（2） 勘測(cè)地下障礙和道路交通環(huán)境的影響；
（3） 考慮管道所在地區(qū)的區(qū)域重要性；
（4） 滿(mǎn)足環(huán)保的需求。
總之,對(duì)于修復(fù)技術(shù)的選擇要考慮實(shí)際施工情況,選擇可行適用的修復(fù)技術(shù)。
3 國(guó)內(nèi)外非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)管道修復(fù)技術(shù)處于起步階段,各項(xiàng)技術(shù)還未全面普及,應(yīng)用比較成熟的修復(fù)方法主要有：原位固化法、裂管法、穿插法、內(nèi)襯法、螺旋纏繞法等。
我國(guó)20世紀(jì)90年代通過(guò)原位固化法修復(fù)的管道接近8300m,這在當(dāng)時(shí)是被大力推廣應(yīng)用的一項(xiàng)新的工藝和材料。2010年杭州利用原位固化法對(duì)10km的排污管道進(jìn)行修復(fù),這是我國(guó)有史以來(lái)第一次大規(guī)模使用該技術(shù)進(jìn)行管道修復(fù)。目前我國(guó)非開(kāi)挖修復(fù)工程中所占比重較多的是原位固化法、內(nèi)襯法和穿插法,所占比例超過(guò)70%,原位固化技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)相當(dāng)成熟。張淑杰等人利用復(fù)合材料的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)管道修復(fù)做了研究。張票平等人對(duì)管道的各類(lèi)缺陷做了系統(tǒng)的分析,對(duì)修復(fù)的次序做了調(diào)整,為管道的維護(hù)和評(píng)價(jià)提供了參考依據(jù)。
非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)起始于英國(guó),澳大利亞、德國(guó)、日本等相繼研制出先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)：管道檢測(cè)快速評(píng)估技術(shù)（Pipeline Inspection RapidAssessment Techniques,PIRAT）(Eiswirth M, Frey C, Herbst J, et al,2001)、管道機(jī)器人檢測(cè)系統(tǒng)（MAKRO）(Rome E, Surmann H, Streich H, et al,2008)和管道掃描與評(píng)價(jià)技術(shù)（The Sewer Scanner and Evalu-ation Technology,SSET）(Ect Team P,2007).Vollmar Jonasson(Lee L S, Estrada H, Baumert M,2010)利用玻璃纖維制備成內(nèi)襯管進(jìn)行原位固化修復(fù),利用玻璃纖維的高強(qiáng)度來(lái)增加管道的質(zhì)量,進(jìn)而提高安全性。玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在內(nèi)襯管中的應(yīng)用占據(jù)了歐洲一半的市場(chǎng),利用紫外光固化法將玻璃纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料應(yīng)用到地下管道上這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)引入到了國(guó)內(nèi)。
4 管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)的未來(lái)
我國(guó)的管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)尚處于起步階段,隨著城市的發(fā)展,大量的管道將鋪設(shè)完成,屆時(shí)原來(lái)的管道將會(huì)出現(xiàn)老化、腐蝕的問(wèn)題,對(duì)管道修復(fù)的問(wèn)題將成為城市發(fā)展的重大問(wèn)題,非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)以其無(wú)污染、工期短、不妨礙居民生活等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用。伴隨著非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)的不斷發(fā)展,一些原本需要進(jìn)行挖掘的管道也可以采取非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)來(lái)解決,這使得管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)越來(lái)越多地被運(yùn)用。
非開(kāi)挖管道修復(fù)技術(shù)由于修復(fù)費(fèi)用較高而在推廣過(guò)程中會(huì)遇到阻礙,少了一些不發(fā)達(dá)的小城市的青睞。主要是非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)的設(shè)備源于進(jìn)口,使得成本提高,綜合各種因素考慮,如果我們提高國(guó)產(chǎn)設(shè)備利用率,增大修復(fù)規(guī)模,非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)將逐漸取代開(kāi)挖技術(shù)。
結(jié)合國(guó)內(nèi)管道修復(fù)技術(shù)的現(xiàn)狀,參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》,使管道修復(fù)產(chǎn)業(yè)能夠有一個(gè)健康發(fā)展的環(huán)境,非開(kāi)挖技術(shù)也將會(huì)有更為科學(xué)化的發(fā)展。
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